原子规道与能级图--XPS-光电子能谱分析

原子轨道近似能级图编辑美国化学家Pauling经过计算，将原子轨道分为七个能级组。第一组：1s第二组：2s2p第三组：3s3p第四组：4s3d4p第五组：5s4d5p第六组：6s4f5d6p第七组：7s5f6d7p特点：1、能级能量由低到高。2、组与组之间能量差大，组内各轨道间能量差小，随n逐渐增大，这两种能量差逐渐减小。3、第一能级组只有1s一个轨道，其余均有两个或两个以上，且以ns开始np结束。4、能级组与元素周期相对应。如：最近有人问我XPS元素的右下角数字的含义。这是我个人的理解，请大家多多指教。1、四个量子数的物理意义：n为主量子数;l为角量子数；m为磁量子数；s为自旋量子数。n＝1，2，3，4…，但不等于0，并且以K（n＝1），L(n＝2)，M(n＝3)，N（n＝4），…示。l＝0，1，2，3…。并且以s（l＝0），p(l＝1)，d(l＝2)，f（l＝3），…表示。s=1/2m=0,±1,±2,…,±l2、自旋－轨道分裂我们知道原子中的电子既有轨道运动又有自旋运动。量子力学的理论和光谱试验的结果都已经证实电子的轨道运动和自旋运动之间存在着电磁相互作用。自旋－轨道耦合的结果使其能级发生分裂，这种分裂可以用总量子数j来表示，其数值为：j＝l+s,l+s-1,…,|l-s|由上式可以知道：s轨道：当l＝0，s＝1/2时，j只有一个数值，即j＝1/2；p轨道：当l＝1，s＝1/2时，j＝1/2，3/2d轨道：当l＝2，s＝1/2时，j＝3/2，5/2f轨道当l＝3，s＝1/2时，j＝5/2，7/23、原子和分子轨道的符号表示原子中内层电子的运动状态可以用以描述单个电子运动状态的四个量子数来表征。电子能谱试验通常是在无外磁场作用下进行的，磁量子数m是简并的，所以在电子能谱研究中通常用n，l，j三个量子数来表征内层电子的运动状态。价电子用分子轨道符号来表示。（1）原子单个原子能级用两个数字和一个小写字母表示。例如3d5/2，第一个数字代表主量子数n，小写英文字母角量子数l，右下角的分数代表内量子数j。描述原子的总状态（或光谱项）用两个数和一个大写英文字母表示。例如2D5/2,其中大写英文字母代表总角量子数（L）,字母S，P，D，F，G，H，…依次表示L＝0，1，2，3，4，5，…，左上角的数字表示多重性（2S＋1）（其中S是总自旋量子数），右下角数字表示总量子数J值（光谱支项），J=|L＋S|.(2)分子分子轨道和分子总状态的表征使用群论中的符号，经常用的有分子轨道理论和价键理论。分子轨道分为σ轨道、л轨道和δ轨道。4、原子轨道能是指和单电子波函数Ψi相应的能量Ei其近似等于这个轨道上电子的平均电离能的负值。原子的总能量近似的等于各个电子的原子轨道能之和。电子结合能又称为原子轨道能级。指在中性原子中当其他电子均处在可能的最低能态时，某电子从指定的轨道上电离时所需能量的负值。在数值上与电离能相等但是符号相反。